(57)【要約】遠心圧縮機（２２、２２’）は、ケーシング（３０）、インレットガイドベーン（３２ａ、３２ｂ）、インペラ（３４ａ、３４ｂ）、モータ（３８）、ディフューザ（３６ａ、３６ｂ）及び冷却媒体運搬構造体（ＳＳ、ＳＲ、ＲＳ、ＲＲ、ＩＣ、ＯＣ、Ｇ、８０）を備える。モータ（３８）は、シャフト（４２）に取り付けられたロータ（６２）と、ロータ（６２）の径方向外方に配設されたステータ（６０）と、を含み、ロータ（６２）とステータ（６０）との間に間隙（Ｇ）を形成する。冷却媒体運搬構造体（ＳＳ、ＳＲ、ＲＳ、ＲＲ、ＩＣ、ＯＣ、Ｇ、８０）は、冷却媒体をモータ（３８）に供給し、かつモータ（３８）から排出するように位置する入口導管（ＩＣ）及び出口導管（ＯＣ）を含む。シャフト（４２）は、ロータ（６２）の内側形状とは異なる外側形状を有し、シャフト（４２）とロータ（６２）との間に少なくとも１つの軸方向通路（８０）を形成する。冷却媒体は、間隙（Ｇ）及び少なくとも１つの軸方向通路（８０）を通して供給され、ロータ（６２）を冷却する。
2019510162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チラーで使用されるように適合された遠心圧縮機であって、
入口部分及び出口部分を有するケーシングと、
前記入口部分に配設されたインレットガイドベーンと、
前記インレットガイドベーンの下流に配設され、回転軸を中心に回転可能なシャフトに取り付けられているインペラと、
前記インペラから下流の前記出口部分に配設されたディフューザと、
前記インペラを回転させるために、前記シャフトを回転させるように配置されたモータであって、前記モータは、前記シャフトに取り付けられたロータと、前記ロータの径方向外方に配設されるステータと、を含み、前記ロータと前記ステータとの間に間隙を形成する、モータと、
冷却媒体を前記モータに供給するように位置する入口導管と、前記冷却媒体を前記モータから排出するように位置する出口導管と、を含む、冷却媒体運搬構造体と、
を備え、
前記シャフトは、前記ロータの内側形状とは異なる外側形状を有し、前記シャフトと前記ロータとの間に、前記ロータの軸方向長さと少なくとも同じ長さの前記シャフトの軸方向長さに沿う少なくとも１つの軸方向通路を形成し、
前記入口導管は、前記ロータを冷却するために、前記間隙及び前記少なくとも１つの軸方向通路を通して前記冷却媒体を供給するように位置し、前記出口導管は、前記間隙及び前記少なくとも１つの軸方向通路から前記冷却媒体を排出するように位置する、
遠心圧縮機。
【請求項２】
前記シャフトの前記外側形状は、前記ロータの前記内側形状と異なり、前記シャフトと前記ロータとの間に、前記ロータの前記軸方向長さと少なくとも同じ長さの前記シャフトの前記軸方向長さに沿う複数の軸方向通路を形成する、
請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記シャフトの前記外側形状は、環状部分と、前記環状部分から径方向内方に延在している複数の溝と、を含む、
請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記溝は、前記環状部分の周りに円周方向に沿って互いに実質的に等間隔に離間している、
請求項３に記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記溝のそれぞれは、第１の側壁と、前記第１の側壁から円周方向に離間した第２の側壁と、前記第１の側壁及び前記第２の側壁の内側端部を径方向に接続するトラフ壁と、を含む、
請求項３又は４に記載の遠心圧縮機。
【請求項６】
それぞれの溝の前記第１の側壁は、軸方向断面で見ると、前記溝の前記第２の側壁に実質的に平行である、
請求項５に記載の遠心圧縮機。
【請求項７】
それぞれの溝は、軸方向断面で見ると、前記第１の側壁及び前記第２の側壁から等間隔に離間した中央線を有し、それぞれの溝の前記中央線は、前記シャフトの径方向に対して傾斜している、
請求項５又は６に記載の遠心圧縮機。
【請求項８】
前記シャフトは、前記遠心圧縮機の動作中に回転方向に回転し、
それぞれの中央線は、径方向外側端部が前記中央線の径方向内側端部よりも更に正の回転方向に周方向に配設されるように傾斜している、
請求項７に記載の遠心圧縮機。
【請求項９】
前記シャフトは、前記遠心圧縮機の動作中に回転方向に回転し、
それぞれの中央線は、径方向内側端部が前記中央線の径方向外側端部よりも更に正の回転方向に周方向に配設されるように傾斜している、
請求項７に記載の遠心圧縮機。
【請求項１０】
前記シャフトは、前記遠心圧縮機の動作中に回転方向に回転し、
それぞれの溝の前記第１の側壁及び前記第２の側壁のうちの少なくとも一方は、径方向外側端部が径方向内側端部よりも更に正の回転方向に周方向に配設されるように角度が付けられている、
請求項５に記載の遠心圧縮機。
【請求項１１】
前記シャフトは、前記遠心圧縮機の動作中に回転方向に回転し、
それぞれの溝の前記第１の側壁及び前記第２の側壁のうちの少なくとも一方は、径方向内側端部が径方向外側端部よりも更に正の回転方向に周方向に配設されるように角度が付けられている、
請求項５に記載の遠心圧縮機。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの軸方向通路の総断面積は、軸方向断面で見ると、前記間隙の総断面積よりも大きい、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの軸方向通路の前記総断面積は、軸方向断面で見ると、前記間隙の前記総断面積のおよそ２倍である、
請求項１２に記載の遠心圧縮機。
【請求項１４】
前記冷却媒体は、前記チラーで使用される冷媒である、
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項１５】
前記冷媒は、低圧冷媒（ＬＰＲ）である、
請求項１４に記載の遠心圧縮機。
【請求項１６】
前記低圧冷媒（ＬＰＲ）は、Ｒ１２３３ｚｄである、
請求項１５に記載の遠心圧縮機。
【請求項１７】
前記冷媒は、低地球温暖化係数（ＧＷＰ）冷媒である、
請求項１４に記載の遠心圧縮機。
【請求項１８】
前記低地球温暖化係数（ＧＷＰ）冷媒は、Ｒ１２３４ｚｅ又はＲ１２３４ｙｆである、
請求項１７に記載の遠心圧縮機。
【請求項１９】
前記冷却媒体運搬構造体は、ポンプを含まない、
請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項２０】
前記シャフトを回転可能に支持する磁気軸受を更に備える、
請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項２１】
前記磁気軸受は、
前記モータの第１の軸方向端部に配設された第１のラジアル磁気軸受要素と、
前記モータの第２の軸方向端部に配設された第２のラジアル磁気軸受要素と、
前記モータの前記第１の軸方向端部及び前記第２の軸方向端部のうちの一方に配設された第３のアキシャルスラスト磁気軸受要素と、を含む、
請求項２０に記載の遠心圧縮機。
【請求項２２】
前記入口導管の少なくとも一部は、前記モータの前記第１の軸方向端部よりも、前記第１の磁気軸受要素又は前記第３の磁気軸受要素のうちの一方に軸方向において近くに配設されている、
請求項２１に記載の遠心圧縮機。
【請求項２３】
前記出口導管の少なくとも一部は、前記モータの前記第２の軸方向端部よりも、前記第２の磁気軸受要素又は前記第３の磁気軸受要素のうちの一方に軸方向において近くに配設されている、
請求項２１に記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的にはチラーシステムで使用される遠心圧縮機に関する。より具体的には、本発明は、モータ冷却を備える遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
チラーシステムは、媒体から熱を除去する冷凍機械又は装置である。通常、水などの液体が媒体として使用され、チラーシステムは蒸気圧縮冷凍サイクルで動作する。この液体は、次いで、熱交換器を通って循環し、必要に応じて空気又は機器を冷却できる。必然的な副産物として、冷却は、廃熱を生じ、この廃熱は、周辺に排出するか、又はより高い効率性のために加熱目的で回収する必要がある。従来のチラーシステムは、多くの場合、しばしばターボ圧縮機と称される遠心圧縮機を利用する。したがって、そのようなチラーシステムは、ターボチラーと称することができる。あるいは、他の種類の圧縮機、例えば、スクリュー圧縮機を利用することができる。
【０００３】
従来の（ターボ）チラーでは、冷媒は、遠心圧縮機で圧縮され、冷媒と熱交換媒体（液体）との間で熱交換が起こる熱交換器に送られる。この熱交換器は、冷媒がこの熱交換器において凝縮するため、凝縮器と称される。結果として、熱は媒体（液体）に伝達され、媒体は加熱される。凝縮器から出る冷媒は、膨張弁によって膨張されて、冷媒と熱交換媒体（液体）との間で熱交換が起こる別の熱交換器に送られる。この熱交換器は、冷媒がこの熱交換器で加熱される（蒸発する）ため、蒸発器と称される。結果として、熱は媒体（液体）から冷媒に伝達され、液体は冷却される。蒸発器からの冷媒は、次いで遠心圧縮機に戻り、サイクルは繰り返される。利用される液体は、多くの場合、水である。
【０００４】
従来の遠心圧縮機は、ケーシング、インレットガイドベーン、インペラ、ディフューザ、モータ、様々なセンサ及びコントローラを基本的に含む。冷媒は、インレットガイドベーン、インペラ及びディフューザの順に通って流れる。したがって、インレットガイドベーンは、遠心圧縮機のガス吸入ポートに連結され、一方で、ディフューザは、インペラのガス出口ポートに連結されている。インレットガイドベーンは、インペラへの冷媒ガスの流量を制御する。インペラは、冷媒ガスの速度を増加させる。ディフューザは、インペラによって付与された冷媒ガスの速度（動的圧力）を、（静的）圧力に変換するために機能する。モータは、インペラを回転させる。コントローラは、モータ、インレットガイドベーン及び膨張弁を制御する。このようにして、冷媒は、従来の遠心圧縮機で圧縮される。従来の遠心圧縮機は、１つ又は２つの段を有する場合がある。モータは、１つ以上のインペラを駆動する。
【０００５】
従来の遠心圧縮機のモータは、冷却を必要とする場合がある。モータ冷却の一般的方法は、チラーシステムの冷媒を使用するものである。例えば、米国特許第３，８０５，５４７号、米国特許第３，６４５，１１２号及び特開平０１−１３８９４６号を参照されたい。
【発明の概要】
【０００６】
遠心チラーシステムで使用される比較的一般的な冷媒の一例は、Ｒ１３４ａである。従来のモータ冷却技術は、この冷媒が従来のチラーシステムで使用されるときに比較的良好に機能する。図２５〜図２６を参照されたい。しかし、低圧冷媒（ＬＰＲ）、例えば、Ｒ１２３３ｚｄが遠心チラーシステムで使用されるとき、従来のモータ冷却技術が十分ではない場合が見出されている。図２５及び図２７を参照されたい。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、Ｒ１２３３ｚｄなどのＬＰＲが使用される場合であっても、モータを適切に冷却するチラー用の遠心圧縮機を提供することにある。
【０００８】
また、Ｒ１２３３ｚｄなどの低圧冷媒（ＬＰＲ）が使用されるとき、従来のモータ冷却技術を使用する従来の遠心チラーシステムでは、ロータ温度がステータ温度よりも高くなることも見出されている。図２７を参照されたい。また、ロータ及び／又はステータの温度は、望ましい温度よりも高くなる場合がある。
【０００９】
したがって、本発明の別の目的は、Ｒ１２３３ｚｄなどのＬＰＲが使用される場合であっても、モータのロータ及び／又はステータを適切に冷却するチラー用の遠心圧縮機を提供することにある。
【００１０】
モータ冷却の程度が冷媒流量に依存することと、従来の遠心圧縮機における高すぎる冷媒流量がモータにとって邪魔になる可能性があることと、が更に見出されている。
【００１１】
したがって、本発明の別の目的は、モータを邪魔することなく適切な冷媒流量が供給されるチラー用の遠心圧縮機を提供することである。
【００１２】
冷媒流量、したがって、冷却の程度が高圧側と低圧側との間の圧力差に依存することが更に見出されている。Ｒ１３４ａの圧力差は、Ｒ１２３３ｚｄなどのＬＰＲよりも大きい。しかし、流路の断面積もまた冷媒流量における因子であることが更に見出されている。
【００１３】
したがって、本発明の別の目的は、Ｒ１２３３ｚｄなどの低圧冷媒（ＬＰＲ）が使用される場合であっても、流路の適切な断面積及び／又は圧力差を提供して、適切な冷媒流れ及び冷却を容易にする、チラー用の遠心圧縮機を提供することである。
【００１４】
Ｒ１２３４ｚｅ又はＲ１２３４ｙｆなどの低地球温暖化係数（ＧＷＰ）冷媒もまた、上記課題のうちの１つ以上を有することが更に見出されている。
【００１５】
したがって、本発明の更に別の目的は、上記目的の１つ以上に従って、Ｒ１２３４ｚｅ又はＲ１２３４ｙｆなどの低地球温暖化係数（ＧＷＰ）冷媒をモータの適切な冷却に使用することができる、チラー用の遠心圧縮機を提供することである。
【００１６】
上述した目的のうちの１つ以上は、チラーで使用するために適合された遠心圧縮機を提供することによって、基本的に達成することができる。遠心圧縮機は、ケーシング、インレットガイドベーン、インペラ、モータ、ディフューザ及び冷却媒体運搬構造体を含む。ケーシングは、入口部分及び出口部分を有する。インレットガイドベーンは、入口部分に配設されている。インペラは、インレットガイドベーンの下流に配設されている。インペラは、回転軸周りに回転可能なシャフトに取り付けられている。ディフューザは、インペラから下流の出口部分に配設されている。モータは、インペラを回転させるためのシャフトを回転させるように配置されている。モータは、シャフトに取り付けられたロータと、ロータの径方向外方に配設されたステータと、を含み、ロータとステータとの間に間隙を形成する。冷却媒体運搬構造体は、冷却媒体をモータに供給するように位置する入口導管と、冷却媒体をモータから排出するように位置する出口導管と、を含む。シャフトは、ロータの内側形状とは異なる外側形状を有し、シャフトとロータとの間に、少なくともロータの軸方向長さと同じ長さでシャフトの軸方向長さに沿って、少なくとも１つの軸方向通路を形成する。入口導管は、間隙及び少なくとも１つの軸方向通路を通じて冷却媒体を供給して、ロータを冷却するために配置されている。出口導管は、間隙及び少なくとも１つの軸方向通路から冷却媒体を排出するために配置されている。
【００１７】
本発明のこれらと他の目的、特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明の、付属の図面と合わせて開示される好ましい実施形態から、当業者に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本原開示の一部を形成する添付図面をここで参照する。
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る遠心圧縮機を有する単段型チラーシステムを例示する概略図である。
【００２０】
【図２】本発明の一実施形態に係る遠心圧縮機を有する（エコノマイザを備えた）二段型チラーシステムを例示する概略図である。
【００２１】
【図３】図１及び図２のチラーシステムに適用可能なステータ及びロータの冷却流路の第１のオプションを、第２の段が図２にのみ存在することを例示するために想像円内に示した第２の段と共に例示する部分概略図である。
【００２２】
【図４】図２のチラーシステムに適用可能なステータ及びロータの冷却流路の第２のオプションを例示する部分概略図である。
【００２３】
【図５】図１及び図２のチラーシステムに適用可能なステータ及びロータの冷却流路の第３のオプションを、第２の段が図２にのみ存在することを例示するために想像円内に示した第２の段と共に例示する部分概略図である。
【００２４】
【図６】図１及び図２のチラーシステムに適用可能なステータ及びロータの冷却流路の第４のオプションを、第２の段が図２にのみ存在することを例示するために想像円内に示した第２の段と共に例示する部分概略図である。
【００２５】
【図７】図１及び図２のチラーシステムに適用可能なステータ及びロータの冷却流路の第５のオプションを、第２の段が図２にのみ存在することを例示するために想像円内に示した第２の段と共に例示する部分概略図である。
【００２６】
【図８】図１及び図２のチラーシステムに適用可能なステータ及びロータの冷却流路の第１及び第３のオプションの組み合わせを、第２の段が図２にのみ存在することを例示するために想像円内に示した第２の段と共に例示する部分概略図である。
【００２７】
【図９】図１及び図２のチラーシステムに適用可能なステータ及びロータの冷却流路の第１及び第４のオプションの組み合わせを、第２の段が図２にのみ存在することを例示するために想像円内に示した第２の段と共に例示する部分概略図である。
【００２８】
【図１０】図１及び図２のチラーシステムに適用可能なステータ及びロータの冷却流路の第１及び第５のオプションの組み合わせを、第２の段が図２にのみ存在することを例示するために想像円内に示した第２の段と共に例示する部分概略図である。
【００２９】
【図１１】図２のチラーシステムに適用可能なステータ及びロータの冷却流路の第２及び第３のオプションの組み合わせを例示する部分概略図である。
【００３０】
【図１２】図２のチラーシステムに適用可能なステータ及びロータの冷却流路の第２及び第４のオプションの組み合わせを例示する部分概略図である。
【００３１】
【図１３】図２のチラーシステムに適用可能なステータ及びロータの冷却流路の第２及び第５のオプションの組み合わせを例示する部分概略図である。
【００３２】
【図１４】例示の目的のために部分的に切断して断面で示した、図２で例示されたチラーシステムの遠心圧縮機の斜視図である。
【００３３】
【図１５Ａ】ロータ冷却の第１の並列方向流れを例示する、図１〜図１４で例示された圧縮機のモータの簡略化した部分的長手方向断面図である。
【００３４】
【図１５Ｂ】ロータ冷却の第２の並列方向流れを例示する、図１〜図１４で例示された圧縮機のモータの簡略化した部分的長手方向断面図である。
【００３５】
【図１６Ａ】ロータ冷却の第１の直列方向流れを例示する、図１〜図１４で例示された圧縮機のモータの簡略化した部分的長手方向断面図である。
【００３６】
【図１６Ｂ】ロータ冷却の第２の直列方向流れを例示する、図１〜図１４で例示された圧縮機のモータの簡略化した部分的長手方向断面図である。
【００３７】
【図１７】簡略化の観点から冷却媒体流れを省略した、図１〜図１６で例示された遠心圧縮機のインペラ、モータ及び磁気軸受の概略長手方向断面図である。
【００３８】
【図１８】図１〜図１７で例示された圧縮機のモータのモータシャフトの拡大斜視図である。
【００３９】
【図１９】図１８で例示されたモータシャフトの長手方向立面図である。
【００４０】
【図２０】図１８〜図１９で例示されたモータシャフトの端面図である。
【００４１】
【図２１】図１９の切断線２１−２１に沿って見た、図１８〜図２０で例示されたモータシャフトの横断断面図である。
【００４２】
【図２２】図１９の切断線２２−２２に沿って見た、図１８〜図２０で例示されたモータシャフトの横断断面図である。
【００４３】
【図２３】回転方向に対してシャフト内の溝の負の角度を例示する、図１５Ａの切断線２３−２３に沿って見た、図１５Ａ〜図１５Ｂで例示された圧縮機のモータの部分横断断面図である。
【００４４】
【図２４】回転方向に対してシャフト内の溝の正の角度を例示する、図１５Ａの切断線２３−２３に沿って見た、図１５Ａ〜図１５Ｂで例示された圧縮機のモータの部分横断断面図である。
【００４５】
【図２５】従来のモータを有する遠心圧縮機の部分断面図である。
【００４６】
【図２６】Ｒ１３４ａが冷媒の場合の図２５の従来の圧縮機におけるステータ及びロータの温度を例示するグラフである。
【００４７】
【図２７】Ｒ１２３３ｚｄが冷媒の場合の図２５の従来の圧縮機におけるステータ及びロータの温度を例示するグラフである。
【００４８】
【図２８】Ｒ１３４ａが冷媒の場合の図２５の従来の圧縮機におけるステータ及びロータの温度を例示するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
選択された実施形態を、図面を参照してここで説明する。実施形態の以下の説明は、例示のためにのみ提供され、添付の特許請求の範囲及びその等価物によって定義される本発明を制限する目的のためではないことが、本開示から当業者には明らかであろう。
【００５０】
最初に図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る遠心圧縮機２２及び２２’を有するチラーシステム１０及び１０’が例示されている。図１の遠心圧縮機２２は、単段型圧縮機であり、したがって、図１のチラーシステム１０は、単段型チラーシステムである。図２の遠心圧縮機２２’は、二段型圧縮機であり、したがって、図２のチラーシステム１０’は、二段型チラーシステムである。図２の二段型チラーシステムはまた、エコノマイザを含む。図１及び図２は、本発明の実施形態に従った遠心圧縮機２２及び２２’を使用することができるチラーシステムの２つの例を単に例示している。
【００５１】
図３〜図１３をここで簡単に参照すると、本発明に従ってモータ冷却流れを提供するために、チラーシステム１０及び１０’の遠心圧縮機２２及び２２’に取り付けるための多数のオプションが例示されている。図３〜図１３に示した多数のオプションが、図１〜図２に含まれた場合、図１〜図２を複雑にする恐れがあるため、図１及び図２は、図３〜図１３に示したモータ冷却流れを例示しない。しかし、上記の「図面の簡単な説明」に示すように、図３〜図１３のオプションを図１及び図２で例示したチラーシステム１０及び１０’に組み込むことができることが、本開示から当業者には明らかであろう。加えて、チラーシステム１０’のエコノマイザを、図３〜図１３のモータ冷却流れに使用されない場合に除外することができることが、本開示から当業者には明らかであろう。
【００５２】
チラーシステム１０及び１０’は、遠心圧縮機２２及び２２’と、冷却流れが遠心圧縮機２２及び２２’に供給される方法と、を除いて、従来型である。したがって、チラーシステム１０及び１０’は、遠心圧縮機２２及び２２’と、冷却流れが遠心圧縮機２２及び２２’に供給される方法と、に関することを除いて、本明細書において詳細に論じない、及び／又は、例示しない。しかし、チラーシステム１０及び１０’の従来の部品を、本発明の範囲を逸脱することなく多様な方法で構成することができることが、当業者には明らかであろう。例示された実施形態では、チラーシステム１０及び１０’は、好ましくは、冷却水及びチラー水を従来の方法で利用する水チラーである。
【００５３】
遠心圧縮機２２及び２２’は、遠心圧縮機２２’が二段型圧縮機であることを除き、互いに同一である。したがって、単段型圧縮機２２は、部品が取り外されていることを除いて遠心圧縮機２２’と同一であることが、本開示から当業者には明らかであろう。したがって、二段圧縮機２２’は、単段型圧縮機２２の全ての部品を含み、更に追加部品を含む。したがって、二段型圧縮機２２’の説明及び例示が、圧縮の第２の段に関係する部品及び圧縮の第２の段に関する変更（例えば、ハウジング形状、シャフト端部形状など）を除いて、単段型圧縮機２２にもまた適用されることが、本開示から当業者には明らかであろう。これらの観点から、また簡潔にする目的で、二段型圧縮機２２’のみを本明細書で詳細に説明及び／又は例示することとする。圧縮機２２’を以下でより詳細に説明する。
【００５４】
図１〜図２を再び参照して、チラーシステム１０及び１０’の構成要素をここで簡単に説明する。チラーシステム１０は、ループ冷凍サイクルを形成するために共に直列に接続された、チラーコントローラ２０、圧縮機２２、凝縮器２４、膨張弁又はオリフィス２７及び蒸発器２８を基本的に含む。チラーシステム１０’は、ループ冷凍サイクルを形成するために共に直列に接続された、チラーコントローラ２０、遠心圧縮機２２’、凝縮器２４、膨張弁又はオリフィス２５、エコノマイザ２６、膨張弁又はオリフィス２７及び蒸発器２８を含む。いずれの場合も、様々なセンサ（図示せず）が、チラーシステム１０及び１０’を従来の方法で制御するために、チラーシステム１０及び１０’の回路を通して配設される。
【００５５】
図１〜図１７、主に図１４〜図１７をここで参照して、圧縮機２２’をここでより詳細に説明する。圧縮機２２’は、例示された実施形態では二段型遠心圧縮機である。したがって、本明細書で例示された圧縮機２２’は、２つのインペラを含む。しかし、圧縮機２２’は、３つ以上のインペラ（図示せず）を含むか、又は図１に示すような単段型圧縮機であってもよい。例示された実施形態の二段型遠心圧縮機２２’は、圧縮機２２’が、図３〜図１３のうちの１つに示すように圧縮機２２’に接続されたモータ冷却経路及び図１５Ａ〜図１５Ｂに示したような圧縮機２２’内に供給された冷却冷媒を含むことを除いて、従来型である。もちろん、図１６Ａ〜図１６Ｂの冷却経路もまた、本発明の範囲を逸脱することなく使用することができるであろうことが、本開示から当業者には明らかであろう。モータ冷却を以下でより詳細に説明する。
【００５６】
したがって、遠心圧縮機２２’は、第１の段のインペラ３４ａ及び第２の段のインペラ３４ｂを含む。遠心圧縮機２２’は、第１の段のインレットガイドベーン３２ａ、第１のディフューザ／ボリュート３６ａ、第２の段のインレットガイドベーン３２ｂ、第２のディフューザ／ボリュート３６ｂ、圧縮機モータ３８及び磁気軸受アセンブリ４０並びに様々な従来のセンサ（一部のみ図示）を更に含む。本明細書では磁気軸受が説明されているが、他の種類及び形態の圧縮機軸受が本発明により使用される場合があることが、本開示から当業者には明らかであろう。ケーシング３０は、遠心圧縮機２２’の他の部品を覆う。ケーシング３０は、圧縮機２２’の第１の段用の入口部分３１ａ及び出口部分３３ａを含む。また、ケーシング３０は、圧縮機２２’の第２の段用の入口部分３１ｂ及び出口部分３３ｂを含む。
【００５７】
チラーコントローラ２０は、様々なセンサから信号を受信し、インレットガイドベーン３２ａ及び３２ｂ、圧縮機モータ３８及び磁気軸受アセンブリ４０を従来の方法で、以下により詳細に説明するように制御する。冷媒は、第１の段のインレットガイドベーン３２ａ、第１の段のインペラ３４ａ、第２の段のインレットガイドベーン３２ｂ及び第２の段のインペラ３４ｂの順に通過して流れる。インレットガイドベーン３２ａ及び３２ｂは、従来の方法でそれぞれインペラ３４ａ及び３４ｂへの冷媒ガスの流量を制御する。インペラ３４ａ及び３４ｂは、概ね圧力を変化させることなく、冷媒ガスの速度を増加させる。モータ速度は、冷媒ガスの速度の増加量を決定する。ディフューザ／ボリュート３６ａ及び３６ｂは、冷媒圧力を増加させる。ディフューザ／ボリュート３６ａ及び３６ｂは、ケーシング３０に対して移動不能に固定されている。圧縮機モータ３８は、シャフト４２を介してインペラ３４ａ及び３４ｂを回転させる。磁気軸受アセンブリ４０は、シャフト４２を磁気的に支持する。あるいは、軸受システムは、ローラ要素、動圧軸受、静圧軸受及び／又は磁気軸受又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。このようにして、冷媒は、遠心圧縮機２２’で圧縮される。
【００５８】
チラーシステム１０の動作では、圧縮機２２’の第１の段のインペラ３４ａ及び第２の段のインペラ３４ｂが回転し、チラーシステム１０内の低圧の冷媒は、第１の段のインペラ３４ａによって吸引される。冷媒の流量は、インレットガイドベーン３２ａによって調節される。第１の段のインペラ３４ａによって吸引された冷媒は、中間圧力まで圧縮され、冷媒圧力は、第１のディフューザ／ボリュート３６ａによって高められ、次いで、冷媒は、第２の段のインペラ３４ｂに導入される。冷媒の流量は、インレットガイドベーン３２ｂによって調節される。第２の段のインペラ３４ｂは、中間圧力の冷媒を高圧まで圧縮し、冷媒圧力は、第２のディフューザ／ボリュート３６ｂによって高められる。高圧ガス冷媒は、次いで、チラーシステム１０に吐出される。
【００５９】
図１４〜図１７を参照すると、磁気軸受アセンブリ４０は、従来型であり、したがって、本発明に関する場合を除き、本明細書で詳細に論じない、及び／又は、例示しないこととする。むしろ、任意の好適な磁気軸受を、本発明の範囲を逸脱することなく使用することができることが、当業者には明らかであろう。磁気軸受アセンブリ４０は、好ましくは、第１のラジアル磁気軸受４４、第２のラジアル磁気軸受４６及びアキシャル（スラスト）磁気軸受４８を含む。どのような場合でも、少なくとも１つのラジアル磁気軸受４４又は４６が、シャフト４２を回転可能に支持する。スラスト磁気軸受４８は、スラストディスク４５に作用することによって、回転軸Ｘに沿ってシャフト４２を支持する。スラスト磁気軸受４８は、シャフト４２に取り付けられたスラストディスク４５を含む。
【００６０】
スラストディスク４５は、シャフト４２から回転軸Ｘに対して垂直な方向に径方向に延在し、シャフト４２に対して固定されている。回転軸Ｘに沿ったシャフト４２の位置（軸方向位置）は、スラストディスク４５の軸方向位置によって制御される。第１のラジアル磁気軸受４４及び第２のラジアル磁気軸受４６は、圧縮機モータ３８の両側の軸方向端部に配設されている。様々なセンサは、磁気軸受４４、４６及び４８に対するシャフト４２の径方向位置及び軸方向位置を検出し、チラーコントローラ２０に従来の方法で信号を送信する。次いで、チラーコントローラ２０は、磁気軸受４４、４６及び４８に送られる電流を従来の方法で制御し、シャフト４２を正しい位置に維持する。磁気軸受アセンブリ４０は、好ましくは、間隙センサ５４、５６及び５８を利用してシャフト位置を監視してシャフト位置を示す信号をチラーコントローラ２０に送信する、能動型磁気軸受４４、４６及び４８の組み合わせである。したがって、磁気軸受４４、４６及び４８のそれぞれは、好ましくは、能動型磁気軸受である。
【００６１】
図１４〜図２４をここで参照して、本発明に従ったモータ３８をここでより詳細に説明する。モータ３８は、ステータ６０及びロータ６２を含む。ステータ６０は、ケーシング３０の内側表面に固定されている。その一方で、ロータ６２は、シャフト４２に固定されている。ステータ６０及びロータ６２は、従来型である。したがって、電力がステータ６０に送られると、ロータ６２は回転する。ロータがシャフト４２に固定されているため、シャフト４２もまた回転し、したがって、インペラ３４ａ及び３４ｂもまた回転する。間隙Ｇは、ステータ６０とロータ６２との間に形成される。間隙Ｇは、ロータ６２を円周方向で完全に囲み、ステータ６０及びロータ６２の長さに沿って軸方向に延在する。冷却流体は、ステータ６０の外側に供給される。加えて、冷却流体は、モータ３８の軸方向端部に供給されて、間隙Ｇを軸方向に通過することによってロータ６２を冷却する。ステータ６０及びロータ６２の冷却は、以下でより詳細に説明する。
【００６２】
図１８〜図２４を参照して、シャフト４２をここでより詳細に説明する。図１７は、単純化した図であり、したがって、シャフト４２の部分を例示しないことに留意されたい。上述のように、ロータ６２は、シャフト４２に取り付けられている。シャフト４２は、第１のラジアル磁気軸受部分６４、第２のラジアル磁気軸受部分６６、第３のアキシャル磁気軸受支持部分６８、拡大部分７０及びロータ支持部分７２を含む。加えて、インペラ支持部分７４ａ及び７４ｂは、シャフト４２の両側の端部に配設され、そこに固定して取り付けられたインペラ３４ａ及び３４ｂを有する。
【００６３】
第１のラジアル磁気軸受部分６４は、ロータ支持部分７２とインペラ支持部分３４ａとの間で軸方向に配設されている。第１のラジアル磁気軸受部分６４は、従来の方法で第１のラジアル磁気軸受４４によって磁気的に径方向で支持される。第３のアキシャル磁気軸受支持部分６８は、拡大部分７０と第２の磁気軸受部分６６との間で軸方向に配設されている。第３のアキシャル磁気軸受支持部分６８は、従来の方法でそこに固定して取り付けられたスラストディスク４５を有する（図１８〜図２４に図示せず）。スラストディスク４５は、従来の方法でアキシャル磁気軸受４８によって磁気的に軸方向で支持される。第２の磁気軸受部分６６は、第３のアキシャル磁気軸受支持部分６８と第２のインペラ支持部分７４ｂとの間で軸方向に配設されている。第２のラジアル磁気軸受部分６６は、従来の方法で第２のラジアル磁気軸受４６によって磁気的に径方向で支持される。
【００６４】
ロータ支持部分７２は、第１の磁気軸受部分６４と拡大部分７０との間で軸方向に配設されている。拡大部分７０は、ロータ支持部分７２と第３のアキシャル磁気軸受支持部分６８との間で軸方向に配設されている。複数の溝８０は、拡大部分７０の一部及びロータ支持部分７２の外側表面に形成されている。溝８０が存在するため、シャフト４２は、ロータ６２の内側形状とは異なる外側形状を有し、複数の軸方向通路を形成する。拡大部分７０がロータ支持部分７２よりも大きいため、ロータ６２は、ロータ６２が拡大部分７０に接触するまで、ロータ支持部分７２の上で滑動することができる。図１４〜図１６を参照されたい。しかし、溝８０は、ロータ６２よりも長い長さを有し、拡大部分７０の一部及びロータ支持部分７２に沿って延在する。加えて、溝８０は、図１８及び図２１から最も良好に理解されるように、拡大部分７０とロータ支持部分７２との間の径方向高さの差よりも大きな深さを有する。したがって、冷却流体は、以下でより詳細に説明するように、溝８０を軸方向に通過することができる。冷却流体は、図１５Ａに示すように左から右へと並列に、又は図１５Ｂに示すように右から左へと並列に、通過することができる。あるいは、冷却媒体は、図１６Ａに示すように左から／左に直列に、＊例えば、対向流、又は、図１６Ｂに示すように右から／右に直列に、通過することができる。図１６Ａ及び図１６Ｂの流れは、供給側と戻り側との間に大きな圧力差があるときに特に有用であり得る。
【００６５】
図１８〜図２４を更に参照して、シャフト４２の溝８０をここでより詳細に説明する。例示された実施形態では、シャフト４２は、円周方向に互いに等間隔に離間した６本の溝８０を有する。したがって、シャフト４２の外側形状は、（拡大部分７０及びロータ支持部分７２のそれぞれの）環状部分と、環状部分から径方向内方に延在する複数の溝８０と、を含む。加えて、例示された実施形態では、溝８０は、互いに同一である。それぞれの溝８０は、第１の側壁８２、第１の側壁８２から円周方向に離間している第２の側壁８４、及び第１の側壁８２及び第２の側壁８４の内側端部に径方向に接続されているトラフ壁８６を含む。それぞれの溝８０の第１の側壁８２は、軸方向断面で見ると、溝８０の第２の側壁８４に対して実質的に平行である。加えて、それぞれの溝８０は、軸方向断面で見ると、第１の側壁８２及び第２の側壁８４から等間隔に離間された中央線Ｃを有し、それぞれの溝８０の中央線Ｃは、図２３及び図２４から最も良好に理解されるように、シャフト４２の径方向に対して傾斜している。
【００６６】
上記構成の観点から、シャフト４２の外側形状は、ロータ６２の内側形状とは異なり、シャフト４２とロータ６２との間に、ロータ６２の軸方向長さと少なくとも同じ長さでシャフト４２の軸方向長さに沿って、複数の軸方向通路を形成する。いずれの場合も、シャフト４２は、ロータ６２の内側形状とは異なる外側形状を有し、シャフト４２とロータ６２との間に、ロータ６２の軸方向長さと少なくとも同じ長さでシャフト４２の軸方向長さに沿って、少なくとも１つの軸方向通路を形成する。ここでロータ６２の軸方向長さを論じるとき、シャフト４２に取り付けられたロータ６２の部分の軸方向長さを指すことを意図している。少なくとも１つの軸方向通路の総断面積は、軸方向断面で見ると、間隙Ｇの総断面積よりも大きい。好ましくは、少なくとも１つの軸方向通路の総断面積は、軸方向断面で見ると、間隙Ｇの総断面積のおよそ２倍である。
【００６７】
シャフト４２は、遠心圧縮機２２及び２２’の作動中に回転方向Ｒに回転する。図２３に示すように、中央線Ｃの径方向内側端部が、周方向において中央線Ｃの径方向外側端部よりも更に正の回転方向に配設されるように、それぞれの中央線Ｃは傾斜していてもよい。これは、溝８０の負の角度を例示する。あるいは、シャフト４２は、遠心圧縮機２２及び２２’の作動中に回転方向Ｒに回転する。図２４に示すように、中央線Ｃの径方向外側端部が、中央線Ｃの径方向内側端部よりも更に正の回転方向に周方向に配設されるように、それぞれの中央線Ｃは傾斜していてもよい。これは、溝の正の角度を例示する。
【００６８】
例示された実施形態の溝構成は、単なる例である。しかし、実際の溝構成が流体シミュレーション、溝の特徴に基づいて計算されてもよいことが、本開示から当業者には明らかであろう。しかし、回転方向に対して角度があることが好ましい。そのような角度の方向は、以下のように決定することができる。冷却を重視して設計した場合、図２３に示すような回転方向に対する「負の角度」は、最も有用となり得るが、その一方で、摩擦損失を重視して設計する場合、シャフトの回転抵抗（摩擦損失）が図２４に示すように回転方向に対して「正の角度」の場合に増加するため、回転方向に対する「正の角度」が最も有用となり得る。
【００６９】
いずれの場合も、シャフト溝８０の総面積が間隙Ｇの通路面積のおよそ２倍であることが好ましい。したがって、複数の溝８０の総断面積は、軸方向断面で見ると、間隙Ｇの総断面積よりも大きい。好ましくは、複数の溝８０の総断面積は、軸方向断面で見ると、間隙Ｇの総断面積のおよそ２倍である。例示された実施形態では、溝８０の面積の間隙Ｇの面積に対する比は、０．６３〜０．３７である。しかし、最適な溝面積及び溝角度は、好ましくは、冷却又は摩擦損失の低下のどちらを重視して設計されるかに関して決定される。本明細書で断面積を論じるとき、間隙Ｇが一般的には非常に小さいため、その寸法が説明の目的のために本明細書では拡大されていることに留意されたい。
【００７０】
図３〜図１３を再び参照して、モータ３８への冷却媒体運搬用のオプションをより詳細に説明する。図３〜図１３の全てで、ステータ供給ＳＳ、ステータ戻りＳＲ、少なくとも１つのロータ供給ＲＳ及びロータ戻りＲＲが設けられている。これらの図において線として例示されているのみであるが、これらの線は、図１５Ａ〜図１５Ｂ及び図１６Ａ〜図１６Ｂから最も良好に理解されるように、従来の導管／配管を表す。図１５Ａ〜図１５ＢのＲＲライン及びＲＳラインは、実線でのみ組み合わされてもよい。言い換えると、単一ロータ供給ラインＲＳ及び単一ロータ戻りラインＲＲが、図１５Ａ〜図１５Ｂにおいて設けることができるか、２つの並列ラインが設けられてもよい。いずれの場合も、図１５Ａ〜図１５Ｂは、間隙Ｇ及び溝８０を通る並列流れを例示している。図１６Ａ〜図１６Ｂでは、溝８０及び間隙Ｇを通る直列流れは、モータ３８の両端に向けて／両端から例示されている。したがって、単一ロータ供給ラインＲＳ及び単一ロータ戻りラインＲＲのみが使用される。図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６Ａ、図１６Ｂの流れの少なくともいずれかが、本発明の範囲を逸脱することなく、図３〜図１３の流れと共に使用することができることが、本開示から当業者には明らかであろう。
【００７１】
図３〜図１３では、ステータ供給ラインＳＳ及びステータ戻りラインＳＲは、図３〜図１３の全てで同一である。それぞれのステータ供給ラインＳＳは、２つの電磁弁ＳＯＶを含み、２つの電磁弁ＳＯＶでドライヤフィルタＤＦを挟んでいる。それぞれのステータ戻りラインＳＲは、電磁弁ＳＯＶを含む。加えて、図３〜図１３のそれぞれのロータ戻りラインＲＲもまた同一である。しかし、図３〜図１３のロータ供給ラインＲＳは、異なる。図３〜図１３では、冷却媒体運搬配置のいくつかが、第１及び／又は第２のチラーシステム１０又は１０’に適用される。圧縮機２２’の第２の段が隠線で囲まれている場合はオプションであることを示す。これらの場合、ロータ供給ラインＲＳは、圧縮機２２’の第２の段の有無に影響されない。
【００７２】
図３では、ロータ供給ラインＲＳは、冷却流体を蒸発器２８からモータ３８に運搬する。したがって、この運搬は、単段型チラー１０又は二段型チラーシステム１０’に適用される。
【００７３】
図４では、ロータ供給ラインＲＳは、冷却流体をエコノマイザ２６からモータ３８に運搬する。したがって、この運搬は、二段型チラーシステム１０’に適用される。
【００７４】
図５では、ロータ供給ラインＲＳは、冷却流体を凝縮器２４からモータ３８に運搬する。このオプションでは、ロータ供給ラインＲＳは、ろ過器ＳＴを間に挟むように配置された電磁弁ＳＯＶを含み、下流に膨張弁ＥＸＶを有する。したがって、この運搬は、単段型チラー１０又は二段型チラーシステム１０’に適用される。
【００７５】
図６では、ロータ供給ラインＲＳは、冷却流体を凝縮器２４からモータ３８に運搬する。このオプションでは、ロータ供給ラインＲＳは、ろ過器ＳＴを間に挟むように配置された電磁弁ＳＯＶを含み、下流にオリフィスＯを有する。したがって、この運搬は、単段型チラー１０又は二段型チラーシステム１０’に適用される。
【００７６】
図７では、ロータ供給ラインＲＳは、冷却流体を凝縮器２４からモータ３８に運搬する。このオプションでは、ロータ供給ラインＲＳは、ろ過器ＳＴを間に挟むように配置された電磁弁ＳＯＶを含み、下流に並列に搭載された膨張弁ＥＸＶ及びオリフィスＯを有する。したがって、この運搬は、単段型チラー１０又は二段型チラーシステム１０’に適用される。
【００７７】
図８では、ロータ供給ラインＲＳは、冷却流体を凝縮器２４から及び蒸発器２８からモータ３８に分岐点を介して運搬する。このオプションでは、凝縮器からのロータ供給ラインＲＳは、ろ過器ＳＴを間に挟んで配置された電磁弁ＳＯＶを含み、下流に膨張弁ＥＸＶを有する。したがって、この運搬は、単段型チラー１０又は二段型チラーシステム１０’に適用される。
【００７８】
図９では、ロータ供給ラインＲＳは、冷却流体を凝縮器２４から及び蒸発器２８からモータ３８に分岐点を介して運搬する。このオプションでは、凝縮器からのロータ供給ラインＲＳは、ろ過器ＳＴを間に挟むように配置された電磁弁ＳＯＶを含み、下流にオリフィスＯを有する。したがって、この運搬は、単段型チラー１０又は二段型チラーシステム１０’に適用される。
【００７９】
図１０では、ロータ供給ラインＲＳは、冷却流体を凝縮器２４から及び蒸発器２８からモータ３８に分岐点を介して運搬する。このオプションでは、凝縮器からのロータ供給ラインＲＳは、ろ過器ＳＴを間に挟むように配置された電磁弁ＳＯＶを含み、下流に並列に搭載された膨張弁ＥＸＶ及びオリフィスＯを有する。したがって、この運搬は、単段型チラー１０又は二段型チラーシステム１０’に適用される。
【００８０】
図１１では、ロータ供給ラインＲＳは、冷却流体を凝縮器２４から及びエコノマイザ２６からモータ３８に分岐点を介して運搬する。このオプションでは、凝縮器からのロータ供給ラインＲＳは、ろ過器ＳＴを間に挟むように配置される電磁弁ＳＯＶを含み、下流に膨張弁ＥＸＶを有する。したがって、この運搬は、単段型チラー１０又は二段型チラーシステム１０’に適用される。
【００８１】
図１２では、ロータ供給ラインＲＳは、冷却流体を凝縮器２４から及びエコノマイザ２６からモータ３８に分岐点を介して運搬する。このオプションでは、凝縮器からのロータ供給ラインＲＳは、ろ過器ＳＴを間に挟むように配置される電磁弁ＳＯＶを含み、下流にオリフィスＯを有する。したがって、この運搬は、二段型チラーシステム１０’に適用される。
【００８２】
図１３では、ロータ供給ラインＲＳは、冷却流体を凝縮器２４から及びエコノマイザ２６からモータ３８に分岐点を介して運搬する。このオプションでは、凝縮器からのロータ供給ラインＲＳは、ろ過器ＳＴを間に挟むように配置される電磁弁ＳＯＶを含み、下流に並列に搭載された膨張弁ＥＸＶ及びオリフィスＯを有する。したがって、この運搬は、二段型チラーシステム１０’に適用される。
【００８３】
正確な量の冷媒を運搬するために、コントローラ２０がバルブを制御してもよく、及び／又は、オリフィス寸法が設定されてもよい。ステータ供給ＳＳ、ステータ戻りＳＲ、少なくとも１つのロータ供給ＲＳ及びロータ戻りＲＲ、並びに内部に配設された部品は、本発明に係る冷却媒体運搬構造体の部品を形成する。冷却媒体運搬構造体は、図３〜図１６から最も良好に理解されるように、冷却媒体をモータ３８の第１の軸方向端部に供給するように位置する入口導管ＩＣと、冷却媒体をモータ３８の第２の軸方向端部から排出するように位置する出口導管ＯＣと、を更に含む。入口導管ＩＣは、冷却媒体をモータ３８の第１の軸方向端部から間隙Ｇ及び（例えば、溝８０によって形成された）少なくとも１つの軸方向通路を通ってモータ３８の第２の軸方向端部に供給するために配置されて、ロータ６２を冷却し、出口導管ＯＣは、モータ３８の第２の軸方向端部に供給された冷却媒体を、間隙Ｇ及び（例えば、溝８０によって形成された）少なくとも１つの軸方向通路から排出するために配置されている。もちろん、第１及び第２の軸方向端部は、図１５Ａ〜図１５Ｂ及び図１６Ａ〜図１６Ｂに示すように入れ替えることができる。導管ＩＣ及びＯＣでは、冷却媒体を間隙Ｇ及び溝８０に供給し、冷却媒体を間隙Ｇ及び溝８０から排出することができ、又は追加の従来の導管（例えば、流体を間隙に運搬するために以前使用されていた導管など）を間隙Ｇ用に設けることができる。
【００８４】
例示された実施形態では、冷却媒体運搬構造体はポンプを含まない。加えて、例示された実施形態では、入口導管（ＩＣ）の少なくとも一部は、冷却媒体流れの方向に応じて、第１の磁気軸受要素４４又は第３の磁気軸受要素４８のうちの１つに対して、モータ３８の第１の軸方向端部よりも近くに軸方向で配設されている。出口導管（ＯＣ）の少なくとも一部は、冷却媒体流れの方向に応じて、第２の磁気軸受要素４６又は第３の磁気軸受要素４８のうちの１つに対して、モータ３８の第２の軸方向端部よりも近くに軸方向で配設されている。例示された実施形態では、第３のアキシャルスラスト軸受要素４８は、第１のラジアル磁気軸受要素４４及び第２のラジアル磁気軸受要素４６のうちの１つと、モータ３８の第１及び第２の軸方向端部のうちの１つとの間に、それぞれ軸方向で配設されている。
【００８５】
図１及び図２を参照すると、チラーコントローラ２０は、従来の部品を従来の方法で制御するようにプログラムされた多数の制御部を含んでもよい。例えば、従来の磁気軸受制御区分、従来の圧縮機可変周波数駆動部、従来の圧縮機モータ制御区分、従来のインレットガイドベーン制御区分及び従来の膨張弁制御区分である。これらの区分は、別個の又は組み合わせた区分であり得る。
【００８６】
例示された実施形態では、制御区分は、本明細書に記載された部品の制御を実行するようにプログラムされたチラーコントローラ２０の区分である。しかし、制御区分、部分及び／又はチラーコントローラ２０の正確な数、配置及び／又は構造は、１つ以上のコントローラが本明細書で説明されたようにチラーシステム１０の部品の制御を実行するようにプログラムされている限り、本発明の範囲を逸脱することなく変更できることが、本開示から当業者には明らかであろう。
【００８７】
チラーコントローラ２０は、従来型であり、したがって、少なくとも１つのマイクロプロセッサ又はＣＰＵ、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、チラーシステム１０を制御するための１つ以上の制御プログラムを実行するようにプログラムされたコンピュータ可読媒体を形成する（一時的又は永久的のいずれかの）記憶装置を含む。チラーコントローラ２０は、ユーザからの入力を受け取るためのキーパッドなどの入力インターフェース及びユーザに様々なパラメータを表示するために使用される表示装置を任意選択的に含んでもよい。部品及びプログラミングは、従来型であり、したがって、実施形態（複数可）の理解のために必要な場合を除き、本明細書で詳細に論じないこととする。
【００８８】
地球環境保護の観点から、Ｒ１２３３ｚｄ、Ｒ１２３４ｚｅなどの新規低地球温暖化係数（ＧＷＰ）冷媒の使用が、チラーシステムに対して検討されている。低地球温暖化係数冷媒の一例は、蒸気圧が大気圧以下である低圧冷媒である。例えば、低圧冷媒Ｒ１２３３ｚｄが遠心冷凍機用途の候補である。なぜなら、低圧冷媒Ｒ１２３３ｚｄは、不燃性、無毒、低コストであり、かつ、現在の主要な冷媒Ｒ１３４ａの代替品であるＲ１２３４ｚｅなどの他の候補と比較して高いＣＯＰを有するからである。例示された実施形態では、冷却媒体は、チラーシステム１０又は１０’で使用される冷媒である。好ましくは、冷媒は、低圧冷媒（ＬＰＲ）及び低地球温暖化係数（ＧＷＰ）冷媒のうちの少なくとも１つである。より具体的には、低圧冷媒（ＬＰＲ）は、Ｒ１２３３ｚｄであってもよく、かつ／又は、低地球温暖化係数（ＧＷＰ）冷媒は、Ｒ１２３４ｚｅ又はＲ１２３４ｙｆであってもよい。
【００８９】
ここで図２６〜図２８を参照すると、Ｒ１３４ａを使用する従来のモータが図２６に例示され、Ｒ１２３３ｚｄを使用する従来のモータが図２７に例示され、Ｒ１２３３ｚｄを使用する本発明に係るモータが図２８に例示されている。図に示すように冷却が同じ形式で実施されるとき、十分な冷却が、例えば、図２６に示すように、Ｒ１３４ａにおける６０℃の温度限界に関して実施されるが、Ｒ１２３３ｚｄでは図２７に示すように、この温度限界を超えている。これは、Ｒ１３４ａは、例えば、０．４８ｋｇ／ｓの冷媒供給量の供給能力がある一方で、Ｒ１２３３ｚｄは、０．１８ｋｇ／ｓ（略３分の１）の供給能力しかないからである。圧力差（高圧−低圧）は、冷媒の供給に使用され、したがって、絶対供給量はＲ１２３３ｚｄにおいて減少する。また、溝がないとき、ロータ冷却熱伝達部分は、ロータの外側表面のみとなる。この熱伝達領域がないことが、Ｒ１２３３ｚｄにおける温度上昇に影響する。図２８に示すように、溝がシャフトに設けられているとき、モータ３８の内部温度は十分に冷却されることとなる。溝をシャフトに設けることによって、冷媒内側の通路面積が増加し、冷媒供給量が増加する。溝をシャフトに設けることによって、ロータは、ロータの外側及び内側から冷却される。
【００９０】
磁気軸受からの距離に関して、通常、磁気軸受は、全部で３つの位置に配設されている。すなわち、ラジアル磁気軸受１、２及びスラスト磁気軸受３である。磁気軸受の冷却用に、図１５Ａ〜図１５Ｂ及び図１６Ａ〜図１６Ｂに示すように、以下の配置が望ましい。冷媒供給ポート（例えば、入口導管ＩＣ）及び排出ポート（例えば、出口導管ＯＣ）を磁気軸受に可能な限り近くに配置する。シャフト溝８０及び磁気軸受を、それらの間の距離が可能な限り小さくなるように配置する。図１５Ａ〜図１５Ｂ及び図１６Ａ〜図１６Ｂの例に示すように、冷媒供給／排出ポートの位置は、ロータ負荷又はそれぞれの磁気軸受への負荷に従って切り替えることができ、そのような切替は、動作中に実施できる。
＜用語の一般的な説明＞
【００９１】
本発明の範囲を理解するとき、用語「〜を備えている（comprising）」及びその派生語は、本明細書で使用されるとき、言及された特徴、要素、構成要素、群、整数及び／又は工程の存在を特定するが、他の言及していない特徴、要素、構成要素、群、整数及び／又は工程の存在を排除しない、非限定用語であることが意図されている。前述の内容はまた、用語「〜を含んでいる（including）」、「〜を有している（having）」及びそれらの派生語などの類似の意味を有する語句に適用する。また、用語「部品／部分（part）」、「区分／部分（section）」、「部分（portion）」、「部材（member）」又は「要素（element）」は、単数形で使用されるとき、単一の部品又は複数の部品の両方の意味を有し得る。
【００９２】
用語「検出する（ｄｅｔｅｃｔ）」は、本明細書で使用されるとき、物理的検出を必要としない構成要素、区分、装置などを含む構成要素、区分、装置などによって行われる操作又は機能を説明するが、むしろ、操作又は機能を行うための判断、測定、モデル化、推測又は計算などを含む。
【００９３】
用語「構成された（configured）」は、本明細書で使用されるとき、所望の機能を行うように構築されたかつ／又はプログラムされた、ハードウェア及び／又はソフトウエアを含む装置の構成要素、区分又は部品を説明する。
【００９４】
「実質的に（substantially）」、「約（about）」及び「略（approximately）」などの程度の用語は、本明細書で使用されるとき、最終的結果が大幅に変化しないような、修飾された用語の妥当な変位量を意味する。
【００９５】
選択された実施形態のみが本発明の例示のために選択されたが、添付の特許請求の範囲で定義するような本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更及び修正を本明細書において行うことができることが、本開示から当業者には明らかであろう。例えば、様々な構成要素の寸法、形状、配置又は向きは、必要に応じてかつ／又は所望するように変更することができる。互いに直接接続されて又は接触して示された構成要素は、それらの間に配設された中間構造を有することができる。１つの要素の機能は、２つの要素によって実施することができ、その逆も同様である。一実施形態の構造及び機能は、別の実施形態に適合することができる。全ての利点を特定の実施形態において同時に提示する必要はない。先行技術とは独自であるどの特徴もまた、単独で又は他の特徴と組み合わせて、そのような特徴（複数であってもよい）によって実施される構造的かつ／又は機能的概念を含む、出願人による更なる発明の別個の説明と考慮されるべきである。したがって、本発明に係る実施形態の上述の説明は、例示のためにのみ提供され、添付の特許請求の範囲及びその等価物によって定義する本発明を制限する目的のためではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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